专题13 同步卫星和近地卫星问题分析 2020-2021高一物理下学期期末专题复习训练（人教版必修2）

专题13 同步卫星和近地卫星问题分析 一、单选题 1．2020年11月23日，第十一届中国卫星导航年会在成都召开。大会围绕着导航技术、导航应用开展议程。我国北斗中圆地球轨道卫星，轨道离地高度。美国导航卫星在轨的运行周期约为12小时。已知地球同步卫星离地高度约，地球的半径为，若北斗中圆地球轨道卫星和美国导航卫星的质量相同，北斗中圆地球轨道卫星在轨运行时的速度大小为，美国导航卫星在轨运行时的速度大小为，已知，则约为（　　） A．0.81 B．0.98 C．1.11 D．2.03 【答案】B 【解析】设地球同步卫星的轨道半径为r，则根据开普勒第三定律得 得到导航卫星轨道半径 由 知 只有选项B正确ACD错误。 故选B。 2．关于地球同步通讯卫星，下述说法正确的是（　　） A．同步通讯卫星上的物体处于超重状态 B．它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间 C．地球同步通讯卫星的轨道是唯一的(赤道上方一定高度处) D．它可以通过北京的正上方 【答案】C 【解析】A．同步卫星上的物体处于完全失重状态，故A错误； B．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是绕地球做圆周运动的最大环绕速度，而同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，由 得 可知同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，故B错误； CD．根据 因为周期一定，所以同步卫星的轨道半径为定值，所以同步卫星距离地面的高度是一定的，运行轨道位于地球赤道平面上的圆形轨道，故C正确，D错误。 故选C。 3．2020年8月1日，北斗全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行，宣布北斗系统正式开通。北斗卫星导航系统有“同步卫星”“倾斜轨道同步卫星”和“中轨道卫星”三类，由55颗导航卫星共同组成。其中，a、b、c三颗卫星的轨道如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．b、c卫星的运行速率相等，且大于a卫星的运行速率 B．若c卫星轨道倾角合适，可定位于北京上空，相对地面静止 C．a、b、c三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止 D．a卫星所受地球引力一定大于b、c两颗卫星所受地球引力 【答案】C 【解析】A．根据牛顿第二定律得 解得 所以b、c卫星的运行速率相等，且小于a卫星的运行速率。A错误； B．相对地面静止的卫星为地球同步卫星，其轨道平面应与赤道平面共面，而北京远离赤道，所以不可能定位于北京。B错误； C．因为中国在赤道以北，所以a、b、c三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止。C正确； D．因为三卫星的质量关系不确定，所以无法比较其万有引力大小。D错误。 故选C。 4．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则（　　） A．F1=F2>F3 B．a1>a2=g>a3 C．v=v2>v3>v1 D．ω1<ω3<ω2 【答案】C 【解析】地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，角速度相同，即 ω1=ω3 根据关系式v=ωr和a=ω2r可知 v1＜v3 a1＜a3 人造卫星和地球同步卫星都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即 可得 可见，轨道半径大的线速度、向心加速度和角速度均小，即 v2>v3 a2>a3 ω2>ω3 绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）的线速度就是第一宇宙速度，即 v2=v 其向心加速度等于重力加速度，即 a2=g 所以 v=v2>v3>v1 g=a2>a3>a1 ω2>ω3=ω1 又因为F=ma，所以 F2>F3>F1 故选C。 5．有一类地行星，行星半径为R，自转周期为T0，它的同步卫星轨道半径为r=6R，现在要在恰当位置安置三颗同步通信卫星，使卫星信号能覆盖整个赤道，则行星的自转周期至少为（　　）。 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】要在恰当位置安置三颗同步通信卫星，使卫星信号能覆盖整个赤道，如图所示 由几何关系可得 由万有引力提供向心力得 且 联立解得 故选D。 6．如图所示，为放在赤道上相对地球静止的物体，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），为地球的同步卫星。下列关于的说法中正确的是（　　） A．卫星线速度大于7.9km/s B．做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为 C．做匀速圆周运动的周期关系为 D．在中，的线速度大 【答案】D 【解析】A．第一宇宙速度为卫星运转的最大速度，b卫星转动线速度等于7.9km/s，则A错误 B．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa